精处理混床运行周期降低的原因及处理措施

吴建奇

大唐陕西发电有限公司灞桥热电厂  陕西省西安市  710000

摘要：精处理混床运行通常应用于火电厂火电机组当中，是保证锅炉给水质量的重要措施。随着科学技术的不断发展，在现代大型火力发电机组运行的过程中，对锅炉给水有着较为严格的要求，因此加强对凝结水的精处理混床运行对于火电机组是否安全运行有着决定性的影响。基于此本文以某电力企业火电机组系统为例，对精处理混床运行周期降低的原因以及相关处理措施进行分析研究。通过该火电机组所暴露出来的主要问题进行分析后，总结了具体的处理措施。旨在进一步提高凝结水精处理的运行效率，提高运行周期时间，保证火电机组的安全运行。

关键词：精处理混床运行；降低原因；处理措施

前言

在现代大型火电机组当中，凝结水处理装置从中发挥着至关重要的作用，当火电机组在运行时，会伴随着大量凝结水的出现，而该装置能够对凝结水进行深度处理，将系统表现所产生的杂质进行清除，进一步强化凝结水的质量，为锅炉运行提供更加有保障的供水。同时对于锅炉本身而言，在运行过程中无法实现循环蒸发效果，排污处理方面无法提高质量，因此必须进一步加强对给水的水质，不断提高精处理装置的运行周期，保证锅炉运行质量。

一、精处理混床运行主要机理及运行过程分析

（一）精处理混床运行机理

现如今我国大部分火电厂对于凝结水的处理主要采用了加氨的处理方式。由于凝结水大部分为阳离子，在进行氨化运行的过程中，其水中环氧树脂会在一定的时间内转变成其他形态，并具有一定的独立性效果。再转变成其他形态后，凝结水中的杂质会得到清理，之后再被转移到混床出水当中。在经过不断的混床运行后，其形态下的阳树脂特征会逐渐转变成Na型树脂特征，直到内部交换容量为消耗殆尽后，在停止进行转变。在转移到混床出水后，其出水中所含有的Na离子及氢电导率也会严重超标，使阳树脂最终失去提出杂质的能力，内部机能逐渐失效，最终停止再生。从以上整个运行机理内容可以看出，在精处理混床运行的过程中，阳树脂主要是对一部分阳离子进行去除，但并不包括所有。因此这种精处理现象会逐渐减少对材料的使用，同时能够降低凝结水的加氨量，最终使锅炉运行成本进一步降低，起到了良好的经济效果。

（二）精处理混床运行过程分析

根据出口氢电导率超标的行为现象，精处理混床运行通常分为三个运行阶段。第一是H-OH模式运行阶段，这是一种比较传统的混床模式运行，主要作用是将凝结水中所含有的离子全部去除干净，实现良好的转变效果。第二是树脂转型阶段，主要是将阳树脂转变为氨型阶段，当阳树脂中的阳离子被全部替换完成后，其树脂层最顶部的阳树脂会快速变成氨型树脂，这时凝结水中会出现大量的二氧化碳，使凝结水的导电性进一步提升。而凝结水在导电性能提升后，就能够继续完成正常运行。如果凝结水中的阴离子含量较高。那么阳树脂在转型的过程中，会有一部分树脂转变成Na型，会对后续运行产生极其不利的影响。第三是树脂氨型模式转型阶段，在这个阶段过程中，阳树脂内部结构会全部转变成氨型，这时凝结水中的Na离子以及其他杂质会得到有效剔除。在经过一段时间的混床运行后，凝结水中的Na离子开始逐渐淡化，但此时出水氢电导率开始提升，进出口压差开始扩大，最后出水效果达到了任何一项指标后，那么精处理混床就会停止再生。

二、系统案例分析

以某火电厂火电机组为例，该火电厂所使用的火电机组均为630MW燃煤超临界汽轮发电机组，锅炉采用的是超临界参数变压运行直流炉。这种锅炉内部呈悬吊结构的形式，采用钢型构造方式完成固态排渣。该火电厂所采用的凝结水精处理系统为中压凝结水处理系统，主要包括前置过滤器以及混床，通过串联的方式实现精细处理。该火电厂每台机组都设置了前置过滤器和球形高速混床。而在混床树脂失效后，该火电厂通过其他方式进行树脂体外再生，此时混床树脂全部呈现出凝胶均粒树脂模式，树脂体系比也处于不断的扩大当中。、

三、问题表现分析

该火电厂自投入生产以来，大部分机组出现了运行周期较短的现象，对比其他机组混床性能明显降低。并且在投入生产的一个星期后，就出现了电导率明显超标的现象，环氧树脂出现概率加强，不仅严重增加了酸、碱以及除盐水的消耗量，同时也进一步加大了机组人员工作强度，最终影响了火电厂的经济运行效率。

四、精处理混床运行周期短原因分析

（一）混床偏流现象比较明显

该火电厂机组环氧树脂运行搅动比较剧烈，通过一定观察可以发现当树脂搅动现象比较明显时，会在一定程度上影响着混床运行效率，使周期性进一步缩减，严重时会影响到锅炉的出水电导率。造成该现象主要原因为火电厂机组在刚投入运用时，系统水质较差，由于机组需要频繁的进行启动、停止操作，使大量污水进入到混床中，造成了比较严重的堵塞现象，引起了比较强烈的树脂搅动行为，使树脂发生碎裂现象。一部分碎裂后颗粒度较小的树脂在进入到水帽后，会使混床偏流现象进一步加剧，树脂层中的保护层会受到严重影响，最终影响了锅炉供水的质量，影响了混床的正常运行。

（二）系统加氨量较大

该火电厂机组采用二级加氨的处理方式完成对凝结水的供给，并且在混床出口处设置了专门的加氨点。通常在对凝结水进行加氨时，需要根据凝结水的实际电导率来进行调整。当凝结水电导率低于标准程度时，需要及时启动加氨泵。而当电导率超出标准程度时，则需要立即停止对加氨泵的运行。但是从实际运行过程发现，该火电厂机组加氨量控制效果并不理想，水电导率严重超标停止对加氨泵的启动后，发现水电导率值无法下降。长期保持在较高的数值，导致系统内部加氨量明显偏高，系统混入的杂质较多，从而影响了混床运行的周期[1]。

（三）树脂品质影响

树脂品质对于混床运行周期也是有着较大的影响。如果树脂分离与混合效果较低的话，会直接影响到树脂的质量以及交换效果，所存在的离子无法被去除。而当凝结水中离子量较多的话，会直接影响到凝结水的品质以及产水量，从而影响到混床运行的效果。为此在选择树脂的过程中，要保证树脂具有良好的分离和混合效果。同时还要保证好树脂的外表强度，因为一旦树脂出现大规模的破碎后，这些破碎后的树脂会在锅炉交界处形成混合层，使锅炉运行受到了不同程度上的阻碍。

（四）树脂填充量较低

该火电厂所采用树脂为苏青大孔型树脂，虽然成本方面较低，但是与其他进口树脂相比，其外表强度与稳定性都存在着不小差异，并且这种树脂有着易降解的特点，因此在长时间运行的过程中，会使外表部分受到一定损失。而当树脂进行再生的过程中，由于内部系统分离效果比较明显，直接导致系统中树脂量在不断缩减，影响了填充效果。该火电厂机组自投入以来，混床阴、阳树脂之间的填充比例为1:2，这种填充比例有着明显的不合理性，因为在机组运行的过程中，经常性会出现树脂泄漏的现象，而树脂泄漏程度一旦达到了一定的规模，那么树脂中阴离子量要明显低于阳离子量，因此两者之间的比例存在不合理现象[2]。

五、精处理混床运行周期降低处理措施

（一）加强氨化运行效率

加强氨化运行效率主要是对混床类型进行转变，将以往的氢型循环阶段转变成氨型循环阶段，利用氨化后效果来进行强化，使凝结水出水质量得到进一步增强，延长了混床的运行时间。在转型的过程中，对于凝结水中的阴离子成分并没有完全去除，虽然降低了运行的费用，但是也同样增加了运行操作流程，降低了运行的效率。为此需要尽可能提升混床的氨型循环工作时间，进一步提高循环的效率，提升出水质量。除此之外还需要保证再生剂的品质，再生剂能够使系统密封性更强，防止凝结水中的阴离子含量较高。从实际效果来看，通过对氨化运行时间的延长，能够使火电厂周期制水量上涨到10%左右，使运行周期有着明显的提升。

（二）控制好加氨量以及加氨品质

首先在加氨品质控制方面，通常是对氨水中的钠含量进行监控，因为钠元素具有较强的腐蚀性，使混床表面出现较为严重的腐蚀现象，导致混床运行周期性下降，因此需要严格控制好钠元素的含量，比如可以利用除盐水去对氨水进行配置，能够有效降低氨水含量。其次是对加氨量进行有效控制，以往在对加氨系统进行操作时，普遍采用着手动加药方式进行处理，这种手动操作方式会逐渐减少凝结水的加氨量，导致运行效率受到影响。而将手动操作转变成自动操作形式后，对于加氨系统会立即停止供水操作，凝结水加氨量会得到提升。此时凝结水电导率对于凝结水加氨量起到一定控制效果，实现对混床运行周期的提升[3]。

（三）加强对分离塔分层流速的调整

针对阴离子、阳离子分离效果不够明显的问题，需要对锅炉分离塔的沉降流速进行调整，使凝结水流动速度能够很快调整到树脂临界的沉降速度，并保持一定的沉降效果。在阳树脂聚集到锅炉内的分段处后，就能够对水流速度进行不断沉降，凝结水流动速度最终会明显低于树脂临界沉降速度。之后将阴离子树脂和阳离子树脂进行聚集后，再对凝结水流动速度进行调整，加强树脂分离的整个过程，保证好阴阳树脂能够彻底分离出去。

（四）强化树脂输送步骤

为了防止在传递过程中出现二次分离的现象，需要在一定条件下对混床排水步骤进行增加，尽可能保证树脂在传递过程中能够处于空心状态，有效减少二次分离现象的出现。在完成对步骤的实际调整后，通过相关处理手段，能够使树脂的混脂率得到提升，并且有效改善混脂的效果。

（五）优化树脂之间的配比效果

要想使阴、阳树脂之间起到良好的配比效果，需要在保证凝结水出水质量的前提下，尽可能控制好混床周期制水量以及运行周期，对于阴阳树脂再生度有着一定要求。具体要求程度如表1所示：

表1 不同混床形式阳、阴树脂再生度要求

混床形式	出水PH值	阳树脂再生度（%）	阴树脂再生度（%）
H-OH	8.0	63	13.6
NH4-ON	9.5	98.36	98.6

为了防止热力系统出现腐蚀的现象，可以通过对压强值的调整来进行处理。比如在凝结水中加入氨后，经过热力系统的不断循环，能够使氨以氢氧化形态存在于凝结水当中，通过对盐水的加入能够进一步消耗掉树脂中的交换容量，从而提高两者之间的配比。同时还需要进一步加强树脂总量的控制，在对树脂进行填充的过程中，需要适当增加阳树脂的装填比例，从原来的1:2比例改变成1:3的比例，在保持其他条件不变的情况下，通过对树脂填充的优化能够使混床制水量得到提升，从而有效过大混床的运行周期

[4]。

六、结语

本文以某火电厂火电机组为例，对精处理混床运行周期降低的原因以及处理措施进行分析研究。现如今随着精处理混床的大范围应用，对于火电机组的运行造成了很大影响，要求相关人员加强对混床运行的重视程度，加强对周期制水量的重视，通过实际情况对精处理混床运行周期短的原因进行合理分析，并采取相对应的解决措施，从而不断提高混床运行状况，保证机组安全稳定运行。

参考文献：

[1]王华清,刘龙梅. 伊敏电厂精处理系统运行中出现的问题分析及对策[C]. 中国电力技术市场协会.2022年电力行业技术监督工作交流会暨专业技术论坛论文集.中国电力技术市场协会:中国电力技术市场协会,2022:464-467.

[2]董毕承. 凝结水精处理混床树脂工作层监测与布水装置优化研究[D].武汉大学,2022.

[3]廖洪峰. 1000MW超超临界机组锅炉给水自动加氧技术研究与应用[J]. 全面腐蚀控制,2021,35(08):28-41.

[4]曹士海,庞胜林,何高祥,孟建雄,唐磊,戴鑫. 某600 MW发电机组凝结水精处理运行工艺优化试验研究[J]. 湖北电力,2021,45(04):100-105.